用于提供飞行中气象数据的方法和装置.pdf

本发明公开一种用于在飞行期间向一架或多架飞机提供气象数据的方法，所述方法包括使用气象数据来源生成气象模型。所述气象模型涵盖飞行操作信息和性能要求，所述方法包括通过所述气象模型生成气象消息，所述气象消息以与所述飞机兼容的格式生成，所述方法还包括在所述飞机飞行期间将所述气象消息传输到所述飞机。

权利要求书
1.   一种用于在飞行期间向一架或多架飞机提供气象数据的方法，所述方法包括：
使用气象数据来源生成气象模型，其中所述气象模型涵盖飞行操作信息和性能要求；
通过所述气象模型生成气象消息，所述气象消息以与所述飞机兼容的格式生成；以及
在所述飞机飞行期间将所述气象消息传输到所述飞机。

2.   如权利要求1所述的方法，其进一步包括将所述气象消息传输到以下之一：空中交通控制（ATC）实体或控制一架或多架所述飞机的操作的飞机运营商实体。

3.   如权利要求1所述的方法，其中使用气象数据来源生成气象模型包括：
综合所述飞行操作信息和所述性能要求来确定气象性能要求；
从所述气象数据来源接收气象数据；以及
根据所述气象数据和所述气象性能要求生成所述气象模型。

4.   如权利要求3所述的方法，其中综合所述飞行操作信息和所述性能要求来确定气象性能要求包括：
将所述飞机的所述飞行操作信息与空中交通控制实体的飞行操作信息整合；以及
将所述飞机的所述性能要求与所述ATC实体的性能要求整合。

5.   如权利要求3所述的方法，其中从所述气象数据来源接收气象数据包括：
监测以下至少之一：来自所述气象数据来源的输入、改变或更新；
将所述输入、改变或更新中的至少一者与通过所述飞行操作信息和性能要求得到的气象模型更新标准进行比较；以及
更新气象模型。

6.   如权利要求1所述的方法，其中以与所述飞机兼容的格式生成气象消息包括以一定格式生成所述气象消息，所述格式是能够是由所述飞机接收的，并且能够实现以下至少一种情况：自动上传到所述飞机的空载自动化系统或能够自动显示给所述飞机的机务人员。

7.   如权利要求1所述的方法，其中通过所述气象模型生成气象消息包括：
通过将所述气象模型精简为气象数据子集来生成中间气象文件；
根据所述飞机的一个或多个气象消息编码规则来使用所述中间气象文件制定所述气象消息。

8.   如权利要求1所述的方法，其中通过所述气象模型生成气象消息包括：
接收针对单独飞机的气象服务请求；
检验所述单独飞机的订阅状态；以及
如果所述订阅状态有效，那么通过所述气象模型生成所述气象消息；以及
其中传输所述气象消息包括通过以下至少一种方式传输所述气象消息：直接传输到所述单独飞机或传输到控制所述单独飞机的操作的飞机运营商实体。

9.   如权利要求1所述的方法，其中通过所述气象模型生成气象消息包括：
接收针对多架飞机的气象服务请求；
检验所述多架飞机的订阅状态；
如果对于所述多架飞机的至少一个子集而言所述订阅状态有效，那么使用所述气象模型生成所述气象消息；
检验所述多架飞机中的每架飞机的所述订阅状态；以及
如果对于所述多架飞机的一架或多架单独飞机而言所述订阅状态有效，那么传输所述气象消息包括通过以下至少一种方式传输所述气象消息：直接传输到所述一架或多架单独飞机或传输到控制所述一架或多架单独飞机的操作的一个或多个飞机运营商实体。

10.   如权利要求1所述的方法，其中通过所述气象模型生成气象消息包括：
接收针对多架飞机的气象服务请求；
使用所述气象模型生成所述气象消息；以及
将虚拟通道数字附加到所述气象消息上；以及
其中传输所述气象消息包括通过以下至少一种方式传输所述气象消息：直接传输到所述多架飞机或传输到控制所述多架飞机的操作的一个或多个飞机运营商实体。

11.   如权利要求1所述的方法，其中通过所述气象模型生成气象消息包括：
接收针对由单个飞机运营商实体控制的多架飞机的气象服务请求；
检验所述飞机运营商实体的订阅状态；
如果对于所述飞机运营商实体而言所述订阅状态有效，那么使用所述气象模型生成气象文件；
将所述气象文件传输到所述飞机运营商实体；
通过以下至少一种方式生成所述气象消息：在所述飞机运营商实体处生成或通过从所述飞机运营商实体访问气象消息制定功能生成；以及
其中传输所述气象消息包括将所述气象消息从所述飞机运营商实体传输到所述多架飞机。

12.   如权利要求1所述的方法，其中所述飞机是与所述气象数据来源隔离开的。

13.   如权利要求1所述的方法，其中所述飞行操作信息包括以下至少之一：所述飞机准备在其中飞行的特定空域、所述特定空域的配置或飞行程序类型，并且其中所述性能要求包括以下至少之一：针对所述飞机的飞行或飞行程序的所需导航性能（RNP）、就飞行流量而言的交通吞吐量、飞行剖面、基于性能的飞行剖面、气象模型参数、气象模型规范、气象性能要求或气象模型要求。

14.   如权利要求1所述的方法，其进一步包括将所述气象模型传输到以下至少之一：空中交通控制实体或控制一架或多架所述飞机的操作的飞机运营商实体。

15.   如权利要求1所述的方法，其中生成气象模型包括以下至少之一：创建新的气象模型或更新现有气象模型。

16.   如权利要求1所述的方法，其中使用气象数据来源生成气象模型包括生成具有以下至少一种形式的气象模型：四维（4D）网格、三维（3D）网格、二维（2D）网格或一维（1D）序列。

17.   一种用于管理气象服务订阅的方法，所述气象服务在飞行期间向飞机提供气象数据，所述方法包括：
接收用以请求订阅所述气象服务的订阅请求；
将基于所述订阅请求的对所述气象服务的有效订阅记录在订阅数据库中；
接收针对飞机的气象服务请求，其中所述气象服务请求在所述飞机飞行期间通过所述气象服务请求气象数据；
通过将所述气象服务请求与所述订阅数据库中的所述有效订阅进行比较来检验所述飞机的订阅状态；以及
根据所述飞机的所述订阅状态提供或拒绝所述气象服务。

18.   如权利要求17所述的方法，其中接收订阅请求包括接收针对飞机的订阅请求之后或同时接收针对所述飞机的气象服务请求。

19.   如权利要求17所述的方法，其中接收订阅请求包括从飞机、控制所述飞机的操作的飞机运营商实体或空中交通控制实体中的至少一者接收订阅请求。

20.   如权利要求17所述的方法，其中将对所述气象服务的有效订阅记录在订阅数据库中包括针对所述订阅收费，这种收费是基于以下至少之一：所述订阅请求的特征、所述气象服务的特征、所提供的服务的量、季节性调整、时日调整、所提供的气象消息类型或要订阅的产品数量。

21.   一种用于在飞行期间向一架或多架飞机提供气象数据的气象服务系统，所述系统包括：
飞行中气象服务器（IFWS），其包括操作规范（OS）模块、空域目标规范（AOS）模块以及气象处理（WP）模块，所述WP模块可操作地连接到所述OS模块和所述AOS模块，所述WP模块经配置用于使用气象数据来源、接收自所述OS模块的飞行操作信息以及接收自所述AOS模块的性能要求生成气象模型；以及
气象消息生成器（WMGS），其可操作地连接到所述IFWS，所述WMGS经配置用于从所述IFWS接收所述气象模型并且通过所述气象模型生成气象消息，所述WMGS经配置用于以与所述飞机兼容的格式生成所述气象消息，所述WMGS进一步经配置用于在所述飞机飞行期间将所述气象消息传输给所述飞机。

22.   如权利要求21所述的气象服务系统，其中所述IFWS包括模型更新调度（MUD）模块，所述MUD模块经配置用于综合所述飞行操作信息和所述性能要求来确定气象性能要求；所述WP模块经配置用于从所述气象数据来源接收气象数据并且根据所述气象数据和所述气象性能要求生成所述气象模型。

23.   如权利要求21所述的气象服务系统，其中所述WMGS包括气象文件生成器（WFG）模块，所述WFG模块经配置用于通过将所述气象模型精简成气象数据子集来创建中间气象文件，所述WMGS进一步包括气象消息制定（WMF）模块，所述WMF模块经配置用于根据所述飞机的一个或多个气象消息编码规则来使用所述中间气象文件制定所述气象消息。

24.   如权利要求21所述的气象服务系统，其中所述WMGS经配置用于以下操作：接收针对单独飞机的气象服务请求；检验所述单独飞机的订阅状态；如果所述订阅状态有效，那么通过所述气象模型生成所述气象消息；以及通过以下至少一种方式传输所述气象消息：直接传输到所述单独飞机或传输到控制所述单独飞机的操作的飞机运营商实体。

25.   如权利要求21所述的气象服务系统，其中所述WMGS经配置用于以下操作：接收针对多架飞机的气象服务请求；检验所述多架飞机的订阅状态；如果对于所述多架飞机的至少一个子集而言所述订阅状态有效，那么使用所述气象模型生成所述气象消息；检验所述多架飞机中的每架飞机的所述订阅状态；以及如果对于所述多架飞机中的一架或多架单独飞机而言所述订阅状态有效，那么通过以下至少一种方式传输所述气象消息：直接传输到所述一架或多架单独飞机或传输到控制所述一架或多架单独飞机的操作的一个或多个飞机运营商实体。

26.   如权利要求21所述的气象服务系统，其中所述WMGS经配置用于以下操作：接收针对多架飞机的气象服务请求；使用所述气象模型生成所述气象消息；以及将虚拟通道数字附加到所述气象消息，所述虚拟通道数字标识请求气象服务的所述多架飞机，所述WMGS进一步经配置用于通过以下至少一种方式传输所述气象消息：直接传输到所述多架飞机或传输到控制所述多架飞机的操作的一个或多个飞机运营商实体。

27.   如权利要求21所述的气象服务系统，其中所述WMGS经配置用于以下操作：接收针对由单个飞机运营商实体控制的多架飞机的气象服务请求；检验所述飞机运营商实体的订阅状态；如果对于所述飞机运营商实体而言所述订阅状态有效，那么使用所述气象模型生成气象文件；以及将所述气象文件传输到所述飞机运营商实体，其中所述飞机运营商实体通过以下至少一种方式生成所述气象消息：在所述飞机运营商实体处生成或通过从所述飞机运营商实体访问气象消息制定功能生成，并且其中所述飞机运营商实体将所述气象消息传输到所述多架飞机。

说明书用于提供飞行中气象数据的方法和装置
技术领域
本说明书中公开的本发明大体涉及气象数据，更为具体地说，涉及在飞行期间向飞机提供气象数据。
背景技术
准确一致的气象预报数据(如(但不限于)气压、风力、高空温度及/或类似数据)对于最佳飞行操作而言是重要的，所述最佳飞行操作如(但不限于)飞机的优化剖面下降(OPD)和优化剖面爬升(OPC)。目前，来自空中导航服务提供商(ANSP)的自动终端信息服务(ATIS)和数据链路ATIS(D-ATIS)仅仅广播相对小型的安全关键气象数据集合，而且仅仅针对具体机场区域进行广播。
在一些基于气象向上传输服务的现有航线试航中，飞机通信寻址和报告系统(ACARS)向上传输气象数据。然而，数据传输必须针对特定单独班机进行(即，并非是在执行同一程序的多架班机之间共享)，这会使得人们担忧随着服务扩展(例如，在将气象数据向上传输到一架或多架单独班机时)发生数据链路拥塞。一种可能解决方案是增强D-ATIS以向飞行管理系统(FMS)广播爬升和下降气象预报数据。例如，可以大约每一分钟(加上预测数据有效时间)广播一次气象数据，可以针对特定进港/离港闸门和/或程序展开爬升和下降预测，及/或可以计算向上传输气象并且所述向上传输气象可以包括来自先前向下传输的飞机气象报告的信息。然而，使用D-ATIS可能致使在竞争和立法问题方面产生一定担忧。
发明内容
在一项实施例中，一种用于在飞行期间向一架或多架飞机提供气 象数据的方法包括使用气象数据来源生成气象模型。所述气象模型涵盖飞行操作信息和性能要求。所述方法包括通过所述气象模型生成气象消息。所述气象消息以与所述飞机兼容的格式生成。所述方法还包括在所述飞机飞行期间将所述气象消息传输到所述飞机。
作为优选，进一步包括将所述气象消息传输到以下之一：空中交通控制(ATC)实体或控制一架或多架所述飞机的操作的飞机运营商实体。
作为优选，使用气象数据来源生成气象模型包括：综合所述飞行操作信息和所述性能要求来确定气象性能要求；从所述气象数据来源接收气象数据；以及根据所述气象数据和所述气象性能要求生成所述气象模型。
作为优选，综合所述飞行操作信息和所述性能要求来确定气象性能要求包括：将所述飞机的所述飞行操作信息与空中交通控制实体的飞行操作信息整合；以及将所述飞机的所述性能要求与所述ATC实体的性能要求整合。
作为优选，从所述气象数据来源接收气象数据包括：监测以下至少之一：来自所述气象数据来源的输入、改变或更新；将所述输入、改变或更新中的至少一者与通过所述飞行操作信息和性能要求得到的气象模型更新标准进行比较；以及更新气象模型。
作为优选，以与所述飞机兼容的格式生成气象消息包括以一定格式生成所述气象消息，所述格式是能够是由所述飞机接收的，并且能够实现以下至少一种情况：自动上传到所述飞机的空载自动化系统或能够自动显示给所述飞机的机务人员。
作为优选，通过所述气象模型生成气象消息包括：通过将所述气象模型精简为气象数据子集来生成中间气象文件；根据所述飞机的一个或多个气象消息编码规则来使用所述中间气象文件制定所述气象消息。
作为优选，通过所述气象模型生成气象消息包括：接收针对单独 飞机的气象服务请求；检验所述单独飞机的订阅状态；以及如果所述订阅状态有效，那么通过所述气象模型生成所述气象消息；以及其中传输所述气象消息包括通过以下至少一种方式传输所述气象消息：直接传输到所述单独飞机或传输到控制所述单独飞机的操作的飞机运营商实体。
作为优选，通过所述气象模型生成气象消息包括：接收针对多架飞机的气象服务请求；检验所述多架飞机的订阅状态；如果对于所述多架飞机的至少一个子集而言所述订阅状态有效，那么使用所述气象模型生成所述气象消息；检验所述多架飞机中的每架飞机的所述订阅状态；以及如果对于所述多架飞机的一架或多架单独飞机而言所述订阅状态有效，那么传输所述气象消息包括通过以下至少一种方式传输所述气象消息：直接传输到所述一架或多架单独飞机或传输到控制所述一架或多架单独飞机的操作的一个或多个飞机运营商实体。
作为优选，通过所述气象模型生成气象消息包括：接收针对多架飞机的气象服务请求；使用所述气象模型生成所述气象消息；以及将虚拟通道数字附加到所述气象消息上；以及其中传输所述气象消息包括通过以下至少一种方式传输所述气象消息：直接传输到所述多架飞机或传输到控制所述多架飞机的操作的一个或多个飞机运营商实体。
作为优选，通过所述气象模型生成气象消息包括：接收针对由单个飞机运营商实体控制的多架飞机的气象服务请求；检验所述飞机运营商实体的订阅状态；如果对于所述飞机运营商实体而言所述订阅状态有效，那么使用所述气象模型生成气象文件；将所述气象文件传输到所述飞机运营商实体；通过以下至少一种方式生成所述气象消息：在所述飞机运营商实体处生成或通过从所述飞机运营商实体访问气象消息制定功能生成；以及传输所述气象消息包括将所述气象消息从所述飞机运营商实体传输到所述多架飞机。
作为优选，所述飞机是与所述气象数据来源隔离开的。
作为优选，所述飞行操作信息包括以下至少之一：所述飞机准备 在其中飞行的特定空域、所述特定空域的配置或飞行程序类型，并且其中所述性能要求包括以下至少之一：针对所述飞机的飞行或飞行程序的所需导航性能(RNP)、就飞行流量而言的交通吞吐量、飞行剖面、基于性能的飞行剖面、气象模型参数、气象模型规范、气象性能要求或气象模型要求。
作为优选，进一步包括将所述气象模型传输到以下至少之一：空中交通控制实体或控制一架或多架所述飞机的操作的飞机运营商实体。
作为优选，生成气象模型包括以下至少之一：创建新的气象模型或更新现有气象模型。
作为优选，使用气象数据来源生成气象模型包括生成具有以下至少一种形式的气象模型：四维(4D)网格、三维(3D)网格、二维(2D)网格或一维(1D)序列。
在另一项实施例中，提供一种用于管理对气象服务的订阅的方法，所述气象服务在飞行期间向飞机提供气象数据。所述方法包括：接收用以请求对所述气象服务的订阅的订阅请求；将基于所述订阅请求的对所述气象服务的有效订阅记录在订阅数据库中；以及接收针对飞机的气象服务请求。所述气象服务请求在所述飞机飞行期间请求来自所述气象服务的气象数据。所述方法还包括通过将所述气象服务请求与所述订阅数据库中的所述有效订阅进行比较来检验所述飞机的订阅状态，并且根据所述飞机的所述订阅状态提供或拒绝所述气象服务。
作为优选，接收订阅请求包括接收针对飞机的订阅请求之后或同时接收针对所述飞机的气象服务请求。
作为优选，接收订阅请求包括从飞机、控制所述飞机的操作的飞机运营商实体或空中交通控制实体中的至少一者接收订阅请求。
作为优选，将对所述气象服务的有效订阅记录在订阅数据库中包 括针对所述订阅收费，这种收费是基于以下至少之一：所述订阅请求的特征、所述气象服务的特征、所提供的服务的量、季节性调整、时日调整、所提供的气象消息类型或要订阅的产品数量。
在另一项实施例中，气象服务系统在飞行期间向一架或多架飞机提供气象数据。所述气象服务系统包括飞行中气象服务器(IFWS)，所述飞行中气象服务器具有操作规范(OS)模块、空域目标规范(AOS)模块以及气象处理(WP)模块。所述WP模块可操作地连接到所述OS模块和所述AOS模块。所述WP模块经配置用于使用气象数据来源、接收自所述OS模块的飞行操作信息以及接收所述自AOS模块的性能要求生成气象模型。所述气象服务系统还包括可操作地连接到所述IFWS的气象消息生成器服务器(WMGS)。所述WMGS经配置用于从所述IFWS接收所述气象模型，并且通过所述气象模型生成气象消息。所述WMGS经配置用于以与所述飞机兼容的格式生成所述气象消息。所述WMGS进一步经配置用于在所述飞机飞行期间将所述气象消息传输给所述飞机。
作为优选，所述IFWS包括模型更新调度(MUD)模块，所述MUD模块经配置用于综合所述飞行操作信息和所述性能要求来确定气象性能要求；所述WP模块经配置用于从所述气象数据来源接收气象数据并且根据所述气象数据和所述气象性能要求生成所述气象模型。
作为优选，所述WMGS包括气象文件生成器(WFG)模块，所述WFG模块经配置用于通过将所述气象模型精简成气象数据子集来创建中间气象文件，所述WMGS进一步包括气象消息制定(WMF)模块，所述WMF模块经配置用于根据所述飞机的一个或多个气象消息编码规则来使用所述中间气象文件制定所述气象消息。
作为优选，所述WMGS经配置用于以下操作：接收针对单独飞机的气象服务请求；检验所述单独飞机的订阅状态；如果所述订阅状 态有效，那么通过所述气象模型生成所述气象消息；以及通过以下至少一种方式传输所述气象消息：直接传输到所述单独飞机或传输到控制所述单独飞机的操作的飞机运营商实体。
作为优选，所述WMGS经配置用于以下操作：接收针对多架飞机的气象服务请求；检验所述多架飞机的订阅状态；如果对于所述多架飞机的至少一个子集而言所述订阅状态有效，那么使用所述气象模型生成所述气象消息；检验所述多架飞机中的每架飞机的所述订阅状态；以及如果对于所述多架飞机中的一架或多架单独飞机而言所述订阅状态有效，那么通过以下至少一种方式传输所述气象消息：直接传输到所述一架或多架单独飞机或传输到控制所述一架或多架单独飞机的操作的一个或多个飞机运营商实体。
作为优选，所述WMGS经配置用于以下操作：接收针对多架飞机的气象服务请求；使用所述气象模型生成所述气象消息；以及将虚拟通道数字附加到所述气象消息，所述虚拟通道数字标识请求气象服务的所述多架飞机，所述WMGS进一步经配置用于通过以下至少一种方式传输所述气象消息：直接传输到所述多架飞机或传输到控制所述多架飞机的操作的一个或多个飞机运营商实体。
作为优选，所述WMGS经配置用于以下操作：接收针对由单个飞机运营商实体控制的多架飞机的气象服务请求；检验所述飞机运营商实体的订阅状态；如果对于所述飞机运营商实体而言所述订阅状态有效，那么使用所述气象模型生成气象文件；以及将所述气象文件传输到所述飞机运营商实体，其中所述飞机运营商实体通过以下至少一种方式生成所述气象消息：在所述飞机运营商实体处生成或通过从所述飞机运营商实体访问气象消息制定功能生成，并且其中所述飞机运营商实体将所述气象消息传输到所述多架飞机。
附图说明
图1是气象服务系统的示例性实施的示意性框图。
图2是空中交通环境的示例性实施例的示意性框图，其中示出图1所示气象服务系统的示例性实施方案。
图3是空中交通环境的另一个示例性实施例的示意性框图，其中示出图1所示气象服务系统的另一个示例性实施方案。
图4是空中交通环境的另一个示例性实施例的示意性框图，其中示出图1所示气象服务系统的另一个示例性实施方案。
图5是空中交通环境的另一个示例性实施例的示意性框图，其中示出图1所示气象服务系统的另一个示例性实施方案。
图6是空中交通环境的又一个示例性实施例的示意性框图，其中示出图1所示气象服务系统的又一个示例性实施方案。
图7是示出用于在飞行期间向一架或多架飞机提供气象数据的方法的示例性实施例的流程图。
图8是示出用于管理对气象服务的订阅的方法的示例性实施例的流程图。
图9是示出用于生成一个或多个气象模型的方法的示例性实施例的流程图。
图10是示出用于通过一个或多个气象模型生成一个或多个气象消息的方法的示例性实施例的流程图。
图11是示出用于通过一个或多个气象模型生成一个或多个气象消息的方法的另一个示例性实施例的流程图。
图12是示出用于通过一个或多个气象模型生成一个或多个气象消息的方法的另一个示例性实施例的流程图。
图13是示出用于通过一个或多个气象模型生成一个或多个气象消息的方法的又一个示例性实施例的流程图。
具体实施方式
结合附图进行阅读，将更好地理解以下对某些实施例的详细描述。应理解，各项实施例并不限于附图所示布置和工具。
本说明书中所用以单数“一”或“一个”进行表述的元件或步骤应理解为并不排除存在所述元件或步骤的复数形式，除非明确指明此种排除情况。此外，提及“一项实施例”并非意图解释为排除存在同样涵盖所述特征的额外实施例。另外，除非明确指明情况相反，否则“包括”或“具有”带有特定特性的一个元件或多个元件的实施例可以包括并不具有这个特性的额外此类元件。本说明书中所用“更新”的意思意图包括“重建”和“再生”。
本说明书中所描述的是用于订阅飞行中气象服务的各项实施例，该服务在飞机飞行期间为一架或多架飞机提供气象数据。所述气象服务可以传送到具体的单独班机和/或可以广播(例如，共享通信信道)，但只有订户才能解码所述气象数据。具有用于飞行管理系统(FMS)配置限定集合的特定参数的数据格式可以用来制定数据，以便自动上传到FMS中。或者，可以提供通用数据格式，以让飞行员或FMS选择上载的内容。所述气象服务可以使用单独的射频，该射频不同于数据链路自动终端信息服务(D-ATIS)或飞机通信寻址和报告系统(ACARS)所使用的频率。如果使用单独的射频，那么进港等就可能要考虑无线电的范围，气象需要在下降顶点之前载入到飞机FMS，从而可能要求自目的地机场起至少150海里(nm)的范围。另一选择是使用由当前或未来标准指定的空对地数据链路，例如，使用预定义和/或用户配置的消息。又一选择是借助飞机的互联网连接来使用空载互联网。
各项实施例提供用于在飞行期间向一架或多架飞机提供气象数据的方法和系统。各项实施例提供用于管理对气象服务的订阅的方法和系统，所述气象服务在飞行期间向飞机提供气象数据。各项实施例的技术效果可包括：考虑到运营商偏好和空中交通控制(ATC)目标来生成气象模型和消息；通过不同运营商的班机来生成一致的气象数据，以实现一致操作从而提高效率；以及/或者影响空对地数据链路通信，包括ACARS、直接射频(RF)数据链路，以及空载互联网接入。 各项实施例的技术效果可包括在空域中将扩展气象数据广播到多个班机；气象数据适合于具体操作的性能要求，从而并不传输无关数据；以及/或者通过系统研发的系统架构来有效使用计算和通信资源。此外，各项实施例的技术效果可包括：通过供应系统支持下一代航空运输系统(NextGen)来提供业务增长机会；通过供应飞行中气象服务来提供业务增长机会，向ATC认可的独立服务提供商供应将业务放在优势地位的技术；以及/或者使用不同的安装和操作配置，从而用不同水平的能力和不同操作来满足用户的气象服务需要(因而可增加直接收入)。另外，各项实施例的技术效果可包括：与其他内部空中交通管理(ATM)系统和服务相结合，以增强市场杠杆作用；和/或启用其他要求相对精确和合适的气象数据的“附加”服务。
本说明书中所使用的术语“飞机”可以包括具有任何设计、结构、配置、布置等的任何类型的飞行设备。例如，飞机可以是固定翼飞机。但本说明中描述和/或说明的系统和方法的各项实施例并不限于飞机或固定翼飞机。相反，所述系统和方法的各项实施例可以在其他类型的飞机内实施，所述其他类型的飞机具有任何其他设计、结构、配置、布置和/或类似设置的如(但不限)于，浮空器、动力升降飞机及/或旋翼飞行器。此外，所述各项实施例并不限于与飞机一起使用。相反，所述各项实施例可以用于其他应用，如(但不限于)，海上船舶的操作、陆地车辆的操作、太阳能发电场和/或风力发电场的操作等。
图1是根据各项实施例形成的气象服务系统10的框图。气象服务系统10在飞机飞行期间向一架或多架飞机提供气象数据。气象服务系统10包括飞行中气象服务器(IFWS)12以及可操作地连接到IFWS 12的气象消息生成器服务器(WMGS)14。如下文将更详细地描述，IFWS 12使用一个或多个气象数据来源生成气象模型。WMGS14从IFWS 12接收气象模型，并根据所述气象模型生成气象消息。WMGS 14生成的气象消息，例如，由WMGS 14在飞机飞行期间传输到所述飞机。
IFWS 12经配置用于根据一个或多个各种可用的气象数据来源来生成一个或多个气象模型。IFWS 12维持并向所生成的气象模型提供访问接口，以便由WMGS 14使用。IFWS 12的一个示例性目的便是融合并推断可用气象数据子集，所述气象数据子集可以被WMGS 14方便且有效地访问，以用于共享类似飞行操作的多个班机。
图1中示出了IFWS 12的一项示例性实施例。IFWS 12可包括多种模块，例如，操作规范模块16、空域目标规范模块18、气象数据接口(WDI)模块20、气象处理模块22、模型更新调度模块24，和/或气象模型访问接口(WMAI)模块26。在图1的示例性实施例中，IFWS 12还包括配置数据库(CDB)28。
首先参考OS模块16，OS模块16经配置用于管理与气象服务支持的飞行操作类型(即，将为其提供气象数据)有关的信息。飞行操作信息可包括(但不限于)，指定进行飞行操作的空域(即，飞机打算在其中飞行)、空域的配置、飞行程序的类型等等。对于航站区操作而言，所述空域可以从中央机场(所述中央机场附近可能有其他机场)延伸到航站空域的边界，所述航站区域距所述中央机场有预定距离(如(但不限于)至少约20海里、至少约40海里等等)。或者，对于航站区操作而言，所述空域可以延伸到距所述中央机场有预定距离(如(但不限于)介于约99与201海里之间)的途中空域。对于途中操作而言，所述空域可以覆盖一个或多个扇区和/或某些飞行水平(例如，飞行高度)、由ATC实体(即，ATC设施)控制的整个空域，或者由相邻ATC实体的扇区构成的空域体积。所述空域的配置规定将空域扇区分配给不同的飞行操作。
OS模块16管理的飞行操作信息可以包括指定气象服务支持的空域内的一种或多种类型的飞行程序。所述飞行程序可以包括(但不限于)进港、起飞、飞越、喷气式飞机或螺旋桨式飞机的飞行、进入或离开指定航站空域入口大门或方位或者出口大门或方位的飞行、途中空域中的主要交通流量等等。通常，OS模块16所管理的所述飞行操 作信息可确定IFWS 12生成的气象模型(下文描述)的范围。
OS模块16可包括文本、图形、语音和/或其他类型的用户接口，以帮助用户交互管理所述飞行操作信息。在一些实施例中，可能包括电子接口，以用于从气象服务系统10的运营商所主管的其他系统、从ATC实体和/或从控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体接收飞行操作信息。OS模块16可以可操作地连接到CDB 28(下文更详细地描述)，从而接收预定义的默认操作规范参数和/或相关气象模型参数(下文描述)。操作规范参数在本说明书中可以称为“操作参数”。
AOS模块18经配置用于管理与气象服务和气象服务支持的飞行操作有关的性能要求。所述性能要求可包括，但不限于，飞行或飞行程序的所需导航性能、就飞行流量而言的交通吞吐量、使用基于性能的飞行剖面(如(但不限于)优化剖面下降、优化剖面爬升等等)、经优化以使交通吞吐量最大化的飞行剖面、或这两者之间的平衡、来自标称剖面的某些界限内的垂直剖面、以及操作目标和参数、高吞吐量操作、对流气象躲避操作等等。
经优化以使交通吞吐量最大化的飞行剖面的一个实例是要求不同班机遵循类似的垂直剖面，从而使得班机之间的轨迹间距可以更容易管理，而且交叉交通之间的垂直间隔可以得到更有效管理。在这种情况下，可以使用最适合原始预报数据的相同风力预测模型，即使所述模型并不向一些班机反映最准确的风力(例如，归因于时间上的差异)也要如此。通常，FMS将基于预报风力来建立垂直路径，并尝试遵循所述垂直路径，除非飞机性能出现问题，阻止遵循所述垂直路径。
性能要求可以转化为气象模型要求，如(但不限于)对以下项的要求：预报时期、网格分辨率、网格间隔、准确性、模型更新率等。(如下文将描述，WP模块22会将性能要求转化为气象模型要求。)完成转化之后，即将生成的气象模型尝试满足OS模块16和AOS模块18所定义的最严格的要求，而不是满足最低要求(这可能是许多 已知系统的情况)。因此，由所述气象模型提供的数据便可进行调整以满足在空域中操作的广泛机群的各种水平的需求。
也可以明确指定与气象服务有关的性能要求，以定义气象模型配置参数。在一些实施例中，还可以指定具有验证性能的具体气象预报产品。还可以形成气象产品性能分类方案，并且所述方案可在各组织之间使用和/或用作行业标准。AOS模块18可包括文本、图形、语音和/或其他类型的用户接口，以帮助用户交互管理所述性能要求。在一些实施例中，AOS模块18可能包括电子接口，以用于从气象服务系统10的运营商所主管的其他系统、从ATC实体和/或从控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体接收性能要求。
AOS模块18可以提供一种手段来考虑气象服务系统10所提供的气象服务中的空中导航服务提供商(ANSP)的需求。例如，如果间距管理比较关键，那么可以向一组成纵队班机提供相同的气象数据，以便可以向班机分配相同的空速，从而可以提供在不同班机之间保持一致的预测间距，因而可以简化交通控制任务。
AOS模块18可以可操作地连接到CDB 28(下文更详细地描述)，从而接收预定义的默认空域目标规范参数和/或相关气象模型参数(下文描述)。尽管示为单独的离散模块，作为一种选择，OS模块16和AOS模块18可以组合成单个模块。空域目标规范参数在本说明书中可以称为“空域目标参数”和/或更简单地称为“目标参数”。
CDB 28可操作地连接到OS模块16和AOS模块18。CDB 28管理IFWS 12的预定义操作配置，所述预定义操作配置是由操作规范参数和空域目标规范参数的组合定义的。CDB 28向OS模块16和AOS模块18提供默认配置参数。CDB 28管理的信息还可以使操作规范参数和空域目标规范参数与气象模型参数有关，如(但不限于)，气象模型中将包含的气象数据的类型、三维空域范围、气象预测跨度、水平和垂直模型分辨率(例如，网格和网格间隔)、时间分辨率(例如，时间网格和时间间隔)、模型更新指标、模型更新率等等。CDB 28 管理的信息可以包括(但不限于)从一个配置切换到另一配置的预定时间。当预定交通量随着时间而变时，此类配置切换反映出操作要求和目标发生的变化。
在一些实施例中，CDB 28可包括文本、图形、语音和/或其他类型的用户接口，以帮助用户(例如，配置数据库管理员)交互创建进入CDB 28的新入口、更新CDB 28中的现有入口，和/或帮助气象服务系统10的运营商定义对系统10的输入，方式是提供默认输入、选择性选项等等。CDB 28可能包括电子接口，以用于从气象服务系统10的运营商所主管的其他系统、从ATC实体和/或从控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体接收用于更新和/或维持CDB 28所必要的信息。CDB 28和相关数据库文件可以作为连接到IFWS 12的单独系统而建立，或者CDB 28和相关数据库文件可以作为单个系统并入到IFWS 12中。
现在参考WDI模块20，WDI模块20可操作地连接到气象数据的一个或多个内部和/或外部来源(例如，图2到图6所示的来源110)，以从中接收气象数据。WDI模块20向IFWS 12提供功能，以访问气象数据来源。例如，根据需要(例如，按需)可以从气象数据来源远程访问气象数据，和/或所述气象数据可以获取并存储在IFWS 12的本地系统缓存中。IFWS 12中的缓存数据可以易于移动到本地档案，以便分析、跟踪和/或提高系统性能。对于来自复杂的超级计算机系统的全国预报气象网格而言，使用存储在本地缓存中的数据可以降低网络通信负担和/或提高访问速度。术语“气象数据来源(source of weather data)”和“气象数据来源(weather data source)”在本说明书中可互换使用。
气象数据的外部和/或内部来源可以包括(但不限于)国际气象数据提供商操作的系统、国家气象数据提供商操作的系统、商业气象数据提供商操作的系统等等。所述气象数据可以包括(但不限于)从不同组织操作的不同系统观察和/或预测到的气象数据、获得并处理过的 历史数据、原始气象数据、处理过的气象数据、观察到的气象数据、预报的气象数据等等。在一些实施例中，四维气象单一权威来源可以用作气象数据的主要来源。
WDI模块20可以包括用于管理和扩展支持可用的新数据来源的一个或多个工具，所述新数据来源如(但不限于)新的文本、二进制、可扩展标记语言(XML)和/或其他数据格式。所述工具可以使得WDI模块20能够支持软件代码中发生最小变化或没有变化的新数据来源。例如，当前使用和/或预想的标准数据格式可以得到确认，而且此类格式可以由参数定义。远程和/或从本地缓存数据访问气象数据来源可能由于权益而限于相关空域区域，例如，以便提高处理速度和/或降低数据访问延迟和检索量。例如，可以提供一个以上IFWS 12，以支持在相同区域或相邻区域内进行不同操作。
MUD模块24可操作地连接到以下模块中的每一个：OS模块16、AOS模块18，以及WDI模块20。MUD模块24监测来自OS模块16和AOS模块18的输入，并且监测气象数据来源的状态，以确定何时生成一个或多个气象模型(即，是否需要生成一个或多个气象模型)。
本说明书中所使用的“生成”一个或多个气象模型可以意味着，创建一个或多个新气象模型和/或更新一个或多个现有的气象模型。触发现有气象模型的更新这一事件的一个实例发生在操作切换到新配置时，所述新配置可能包括正在更新的气象模型的内容和参数。另一实例包括每当气象数据来源中有可用的新版本气象数据项时，更新一个或多个气象模型。但是，如果所述新版本的影响在操作上并未显著不同(例如，原因在于数据的变换相对较小和/或数据项与当前配置不太相关，如气象性能要求所指示)，那么气象模型可以不更新，例如，以避免整个系统10进行更新，而作为回报却产生相对最小的益处。
此外，在一些情况下，空域目标可要求气象模型在一段时间内保持稳定，即使某些气象条件(例如，风力变化)已经发生改变也是如此。所述空域目标可要求一系列进港班机的垂直剖面保持一致。一个 类似的实例将要求使用单一权威来源，即使有更准确的气象模型可使用也是如此(例如，与ANSP的共性可比某些操作的直接效率更重要)。通过使用相同的预报风力，FMS将生成满足空域约束的类似剖面，而同时只要风力变化在一定界限内，风力变化便可由自动驾驶仪和自动油门补偿，和/或由飞行员手动控制输入补偿。在一些情况下，交通吞吐量的益处可很好地抵消因预报风力与实际风力之间的偏差而造成的额外燃料成本。
现在参考WP模块22，WP模块22可操作地连接到WDI模块20和MUD模块24中的每一个。由MUD模块24启动之后，WP模块22会综合来自OS模块16和AOS模块18的指定输入，以确定气象性能要求的一个或多个集合。综合的来自OS模块16和AOS模块18的指定输入可包括(但不限于)分别由OS模块16和AOS模块18管理的飞行操作信息和性能要求。气象性能要求的实例包括(但不限于)相关空域区域、3D空域范围、预报时间跨度、水平和高度分辨率和时间步、将包括在一个或多个气象模型中的所需气象数据内容、具体气象模型数据结构、满足操作需求的即将生成的气象模型的类型和/或数目等等。WP模块22所确定的气象性能要求也可称为“气象模型规范”。
WP模块22还借助WDI模块20从一个或多个气象数据来源接收气象数据。WP模块22根据所述气象数据和所述气象性能要求而生成一个或多个气象模型。换言之，WP模块22将推断出的气象数据表示成满足所述气象性能要求的一个或多个气象模型。在一些实施例中，处理来自各个气象数据来源的气象数据会产生统一且一致的气象数据的一个或多个子集，而所述气象数据是用于支持所谈论的操作必需的。
各个气象模型经配置用于提供可由气象服务系统10方便且有效地访问的气象数据子集。在一些实施例中，例如，气象模型相对紧凑，从而只提供与所谈论的操作有关的数据，而且对于相关区域而言，使 得反复的快速查询可得到支持。气象模型形式的实例包括(但不限于)四维网格。对于任意维度的所有例示而言，所述4D网格可包括或可不包括相等数目的网格。例如，可以在不同高度和/或不同预报时间使用不同的水平网格。所述4D网格可包括就纬度和经度而言的二维水平网格，或者基于平坦地球近似或地图投影的平面网格。所述水平网格随后由压力水平、压力高度和/或几何高度垂直堆叠，以形成3D网格。所述3D网格随后以不同的时间步间隔开，直到模型预报时间跨度，以便形成4D网格。针对空间发射飞行器应用，可使用以地球为中心的3D网格。为了相对紧凑且相对易于访问，4D网格的四个维度可以根据上述标称结构进行改组。例如，3D网格可以呈现出4D气象场，方法是使表面2D水平网格的时间与预测飞行器发射时间相互关联，以及使一定高度的随后2D水平网格的时间与所述飞行器到达所述高度的预测时间相互关联。结构相同的额外3D网格可包括在所述气象模型中，以便为不同的预测发射时间提供气象数据。
基于飞行器移动而使时间和空间相互关联的相同方法可用来将4D气象网格压缩成单个3D网格，所述单个3D网格在给定的时间段内有效，在所述时间段内，预报气象与实际气象之间的偏差估计是可接受的。可利用已知的优化算法以最小的误差得到3D网格。在一些实施例中，利用从较大网格选择最佳航途和下降风力以上行至FMS的方法，以最小的误差将4D气象网格压缩成一维矢量。对于航站区操作而言，表示不同高度处的高空风力的1D矢量称为探空(sounding)。对于地面交通而言，类似的1D矢量可以用来表示沿着计划航途的气象数据，而非给出不同城市的当日预报时间。对于某些应用而言，栅格数据可以转换成矢量数据，如(但不限于)多边形、多面体及/或类似矢量数据。
为了维持气象模型的准确性而同时使用相对紧凑且简化的数据结构，可针对来自或前往总体方向的一组班机生成单独的气象模型。在此类实施例中，可能需要若干气象模型来涵盖所谈论的航站区中的 所有操作。除了降维之外，可以在不减少所述维度的情况下减少网格的大小，方法是将空域和/或时间范围进一步限制到刚好足够涵盖飞机的移动，增加缓冲以防操作中可能出现变动。除了再分交通流量并且为不同流量提供气象模型之外，可以为不同水平的降维或分辨率提供不同的气象模型。如果要求相对高速的处理，那么可以使用等间距网格，从而检查日期点可以直接映射到网格索引提取模型值，而非具有带下限的复杂性的搜索算法。
WMAI模块26可操作地连接到WP模块22，以用于从WP模块22接收气象模型。WMAI模块26建立并维持气象模型存储。WMAI模块26提供接口，以便飞机、ATC实体和/或控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体对所述气象模型进行受控访问。WMAI模块26为WP模块22生成的气象模型做检索，以用于查询可用的气象模型。各个气象模型可包括指定所述气象模型的各种性质的元数据，以及用来解译所述气象模型中所包含的数据所需的信息。通过WMAI模块26，气象服务的WMGS 14和用户(例如，飞机、ATC实体，和/或控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体)可以与原始气象数据来源隔离(所述原始气象数据可以使用用户相对难以访问和/或解译的格式)。WMAI模块26提供的隔离可以促进降低系统研发和/或维护成本，以及/或者可以促进维持相对较高的系统可用性和/或可靠性。
现在参考WMGS 14，WMGS 14经配置用于生成并传递来自IFWS 12所生成并维持的气象模型的气象消息。WMGS 14的一个示例性目的便是以特定格式生成由所述气象模型维持的气象数据子集，所述特定格式可传输到飞机，而且可自动上传到空载自动化系统(如(但不限于)FMS等等)，以及/或者可自动以有意义的方式显示给飞机的机务人员。
图1中示出了WMGS 14的一项示例性实施例。WMGS 14可包括多种模块。例如，WMGS 14可包括剖面规范(PS)模块30、飞行目标规范(FOS)模块32、气象文件生成模块34、气象消息制定模块 36，和/或消息传递(MD)模块38。在图1的示例性实施例中，WMGS14还包括配置数据库40。
首先参考PS模块30，PS模块30经配置用于管理与一个或多个班机的具体飞行操作相关的剖面规范信息。由PS模块30管理的所述剖面规范信息可包括(但不限于)计划航途、飞行操作程序、飞行剖面、计划速度和/或高度剖面、先前预测的速度和/或高度剖面、标称速度和/或高度剖面等等。例如，FMS预测的飞机飞行轨迹可作为剖面规范信息下行至PS模块30。
尽管IFWS 12的OS模块16整体考虑一定区域(例如，大都市区域的航站区)内的所有班机和空域，但WMGS 14的PS模块30考虑可以执行相同飞行操作(例如，采用相同的进港程序飞行和/或飞行穿过相同的空域航空走廊)的单独班机或一组班机。所述剖面规范信息还可包括有关目标(空载)自动化系统的具体细节，例如，目标飞机的FMS中气象模型的格式。所述剖面规范信息确定WFG模块34生成的气象文件(下文描述)的范围，例如，每个航点可以接受的风量。所述剖面规范信息还确定WMFS 14生成的气象消息的格式。
PS模块30可包括文本、图形、语音和/或其他类型的用户接口，以帮助用户交互管理剖面规范信息。在一些实施例中，可能包括电子接口，以用于从一架或多架飞机、从气象服务系统10的运营商所主管的其他系统、从ATC实体和/或从控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体接收信息。PS模块30可以可操作地连接到CDB 40(下文更详细地描述)，从而接收预定义的默认剖面规范参数和/或相关气象文件和/或气象消息配置参数(下文描述)。剖面规范参数在本说明书中可以称为“飞行剖面参数”和/或更简单地称为“剖面参数”。
FOS模块32经配置用于管理所谈论的班机的目标规范信息，如(但不限于)性能要求以及操作目标和参数。WMGS 14的FOS模块32类似于IFWS 12的AOS模块18，但FOS模块32集中于所谈论的班机的具体目标规范信息上。例如，航站操作通常涉及具有不同水平 的技术性能和装备的飞行器混合机群。为单独班机或选定的一组班机指定性能要求允许WMGS 14生成的气象消息更好地匹配控制准确性更高且配备更好的飞行器的需求，而同时还支持配备有遗留系统和/或容量受限的飞行器。在一些实施例中，例如，FOS模块32管理的目标规范信息包括时间与燃料成本的衡量、用于控制空闲下降路径上的速度的静带等等，从而使得单独班机的准确性与一组班机的一致性之间的权衡并入到所生成的气象消息中。
在一些实施例中，FOS模块32可以包括文本、图形、语音和/或其他类型的用户接口，以帮助用户交互管理由FOS模块32所管理的目标规范信息。FOS模块32可包括电子接口，以用于从一架或多架飞机、从气象服务系统10的运营商所主管的其他系统、从ATC实体和/或从控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体接收目标规范信息。FOS模块32可以可操作地连接到CDB 40，从而接收预定义的默认飞行目标规范参数和相关气象文件和/或气象消息配置参数(下文描述)。飞行目标规范参数在本说明书中可以称为“飞行目标参数”和/或更简单地称为“目标参数”。
CDB 40可操作地连接到PS模块30和FOS模块32。CDB 40管理WMGS 14的预定义剖面配置，所述预定义剖面配置是由剖面规范参数和飞行目标规范参数的组合定义的。CDB 40向PS模块30和FOS模块32提供默认配置参数。CDB 40还维持各种飞机系统配置的数据库，例如，所述数据库可描述对应于所述飞机系统配置的气象消息格式的细节。飞机系统配置标识(ID)可用来指代特定配置，从而在气象消息请求发送给气象服务系统10的运营商时，不必传输气象消息格式化细节。气象消息配置参数可能是，例如，飞行阶段的函数(如现今多数商用飞机的情况一样)。CDB 40还可将具体飞机尾号与其对应的配置参数联系起来，从而在处理气象消息请求时，可以轻松查找所述配置参数。当飞行器通过设备升级时，其配合参数也可改变。当配置参数改变时，配置便可以通过服务订阅管理信道轻松更新。
CDB 40可包括文本、图形、语音和/或其他类型的用户接口，以帮助用户(例如，配置数据库管理员)交互创建进入CDB 40的新入口、更新CDB 40中的现有入口，和/或帮助气象服务系统10的运营商定义对系统10的输入，方式是提供默认输入、选择性选项等。CDB40可能包括电子接口，以用于从气象服务系统10的运营商所主管的其他系统、从ATC实体和/或从控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体接收用于更新和/或维持CDB 40所必要的信息。
CDB 40和相关数据库文件可以作为连接到WMGS 14的单独系统而建立，或者CDB 40和相关数据库文件可以作为单个系统并入到WMGS 14中。在图1的示例性实施例中，CDB 40是与IFWS 12的CDB 28分开的单独离散部件。或者，CDB 40和CDB 28组合成单个部件。
WFG模块34可操作地连接到PS模块30和FOS模块32中的每一者。WFG模块34还可操作地连接到IFWS 12的WMAI模块26。WFG模块34综合来自PS模块30和FOS模块32的输入。WFG模块34通过IFWS 12的WMAI模块26来接收由IFWS 12生成的气象模型。WFG模块34使用来自模块30和32的输入以及从IFWS 12接收到的一个或多个气象模型，以生成中间气象文件。换言之，WFG模块34经配置用于综合来自PS模块30和FOS模块32的指定输入，以访问IFWS 12生成的适当(即，对应)气象模型并且生成气象文件。所述中间气象文件在本说明书中可以更简单地称为“气象文件”。
本说明书中所使用的“生成”一个或多个中间气象文件可以意味着，创建一个或多个新气象文件和/或更新一个或多个现有的气象文件。在一些实施例中，WFG模块34生成中间气象文件，方法是将对应的气象模型精简成气象数据子集，所述气象数据子集满足飞机所请求的气象消息的需求，但尚未制定成目标系统特定的格式。降维方法可进一步应用于在所述中间气象文件生成之前，将气象模型的维度减少到气象消息所要求的维度。
所述中间气象文件将具体气象消息编码细节与气象信息请求的总体要求分开。例如，飞机FMS通常可要求将高空下降风力表示成作为高度的函数的风向和风速。然而，例如，所述具体消息编码可要求只提供最多4个数据点、风向处于整数度，以及风速处于整数测速绳结。所述中间气象文件的生成方式可以是，将维度从气象模型所用的潜在4D网格减少到风向和风速与高度的1D矢量，以及保持气象模型的本地数据分辨率、精度和单位，而不用考虑为气象消息挑选哪些数据点。当具体消息编码细节因飞行器系统升级而改变时，WFG模块34的功能保持不变，而只需调整气象消息制定(下文参考WMF模块36描述)，以适应所述改变。
所述中间气象文件可使气象消息制定变得容易。例如，通过分析更简单的气象文件而非气象模型可以选择出气象消息中将使用的最佳数据点，其中所述气象模型已经生成，以支持许多班机。对于具体飞行器而言，气象文件通常比气象消息含有更多细节。因此，中间气象文件可很好地适合于显示给飞行操作中涉及的各个人。所述气象消息中的数据点可覆盖在所述中间气象文件上，以说明所述气象消息如何捕获所述中间气象文件中的关键信息。所述中间气象文件还可用在假设场景中模拟飞机行为，方法是将所述气象消息提供给飞行器系统，并且将所述气象文件提供给模拟装置，以仿真详细实际气象。因此，当所述气象消息传输到飞机时，所述中间气象文件可以传输到ATC实体和/或传输到控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体。
现在参考WMF模块36，WMF模块36可操作地连接到WFG模块34，以从中接收中间气象文件。WMF模块36生成气象消息。具体而言，WMF模块36根据班机的具体气象消息编码规则来使用从WFG模块34接收到的一个或多个中间气象文件制定一个或多个气象消息。WMF模块36随后准备好用于传输到一架或多架飞机的气象消息。本说明书中所使用的“生成”一个或多个气象消息可以意味着，创建一个或多个新气象消息和/或更新一个或多个现有的气象消息。
由WMF模块36生成的气象消息是以与所述气象消息所发往的飞机兼容的格式生成的。“与飞机兼容”意味着，能够传输到所述飞机的气象消息能由所述飞机接收，并且能由所述飞机的自动化系统和/或所述飞机上的人员(例如，机务人员的一员)访问并解译。例如，气象消息可以制定成具体格式，所述具体格式匹配目标系统(即，所述气象消息正在发往的飞机)的格式。此外，例如，气象消息可以制定成特定格式，所述特定格式可自动上传到飞机的空载自动化系统(例如(但不限于)FMS等等)中，和/或可以有意义的方式自动显示给飞机的机务人员。
由WMF模块36生成的气象消息的实例包括，但不限于，高空风力、环境温度(其可或可不给定为偏离标准大气温度)、湿度(其在性能优化过程中当空载系统考虑发动机排量时比较有用)、观察到和/或预测的降水气象雷达反射等等。根据飞机系统设计，气象消息可提供描绘出的数据点、对高度的1D矢量参考、对航点的1D矢量参考、沿着航迹距离的1D矢量参考、对指定航点的1D矢量参考、对计算航点的1D矢量参考、对纬度间隔的1D矢量参考、对经度间隔的1D矢量参考、2D水平网格(针对相同高度)、2D垂直网格(高度与航迹距离、纬度和/或经度)、具有用于更高级系统的时间维度的3D和/或4D网格等等。例如，风力的高级多维(多达4D)网格表示可以用来使得FMS能够准确估计出不同的提议航线和剖面修正，而不会改变每个提议修正的风力模型。在此类网格中，风力不必束缚于飞行计划中的航点，但与使用非传统网格(例如，磁变模型中所用的网格)定义的区域相关联。在任何情况下，飞机系统可接受的数据点的数目均可受到限制，而且可能少于气象模型可提供的数据点的数目，这可归因于系统性能限制和通信带宽限制。这一过程可包括具体操作考虑因素和优化，以对来自气象文件的数据点进行下采样，从而最小化因以下事实而产生的影响：飞机系统只可接受有限数目的数据点。
MD模块38可操作地连接到WMF模块36，以用于从WMF模块 36接收气象消息。MD模块38经配置用于将一个或多个气象消息传输到一架或多架飞机。MD模块38可经配置用于将一个或多个气象消息传输到一个或多个ATC实体，和/或传输到控制一架或多架飞机的操作的一个或多个飞机运营商实体。在一些实施例中，MD模块38可以可操作地连接到WFG模块34，以用于从WFG模块34接收中间气象文件。MD模块38可经配置用于将一个或多个中间气象文件传输到一架或多架飞机、一个或多个ATC实体，和/或传输到控制一架或多架飞机的操作的一个或多个飞机运营商实体。
MD模块38可经配置用于使用任何结构、任何手段、任何类型的通信网络、任何类型的通信基础设施等等，将气象消息和/或中间气象文件传输到飞机、ATC实体和/或控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体。例如，将气象消息和/或中间气象文件传输到飞机可以通过地基直接射频通信、地基RF网络连接来完成，例如，甚高频(VHF)数据链路、星基网络连接、空载互联网连接等等。还可使用ACARS等商用通信，所述通信可得到增强，以能够将单个消息广播到多架飞机。此外，例如，可以使用地对地网络连接(包括互联网和私有直接链路)来将气象消息和/或中间气象文件传输到ATC实体和/或控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体。
大体再次参考气象服务系统10，气象服务系统10可与航站区中的飞机操作一起使用，可与机场场面处的飞机操作一起使用，和/或可用在途中空域。气象服务系统10可体现在单个计算机系统中(即，由其定义)，或者可体现在两个或多个网络计算机系统中。例如，IFWS12和WMGS 14可一起体现在单个计算机系统中，或者IFWS 12可体现在不同于WMGS 14的计算机系统内。此外，例如，IFWS 12的不同部件可体现在不同的计算机系统中，和/或WMGS 14的不同部件可体现在不同的计算机系统中，而不管IFWS 12的任何部件是否体现在与WMGS 14的任何部件相同的计算机系统中。换言之，IFWS 12和WMGS 14中每者的操作(即，功能)可扩展到两个或多个不同的计 算机系统，而不管不同计算机系统中的任一者是否执行IFWS 12和WMGS 14两者的操作。各个部件可由云类型计算环境虚拟化并主管，例如，以允许动态分配计算能力，而无需要求用户考虑计算机系统的位置、配置和/或具体硬件。
气象服务系统10可采用任何配置实施在空中交通环境中，其中所述任何配置使得气象服务系统10能够如本说明书中所描述和/或说明的那样起作用。例如，整个气象服务系统10(即，IFWS 12和WMGS14)可安装在现有或新建的气象服务提供商实体的设施处，可安装在ATC实体的设施处，或者可安装在控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体的设施处。此外，例如，气象服务系统10的不同部件(例如，IFWS 12、IFWS 12的部件、WMGS 14和/或WMGS 14的部件)可安装在不同实体的设施处(例如，气象服务提供商实体、ATC实体，和/或控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体)。例如，IFWS 12可安装在不同于WMGS 14的实体的设施处。此外，例如，IFWS 12的不同部件可安装在不同实体的设施处，和/或WMGS 14的不同部件可安装在不同实体的设施处，而不管IFWS 12的任何部件是否安装在与WMGS 14的任何部件相同的实体的设施处。在气象服务系统10的不同部件安装在不同实体的设施处的实施例中，气象服务系统10的每个部件均可安装在任意不同实体的设施处。术语“安装”可指物理上处于由实体操作的物理设施处的计算机或多个网络计算机，和/或术语“安装”可指与管理所述设施的实体相关联的虚拟主机，其中可在云环境下用位于任何地方的物理计算机器执行实际计算。所述云可以是公共云、私有云和/或由所述实体操作的混合云，具有或不具有所述实体的团体是一个成员和/或独立的第三方。
图2是空中交通环境100的一项示例性实施例的示意性框图，示出了气象服务系统10的一项示例性实施方案。在图2的示例性实施例中，整个气象服务系统10安装在气象服务提供商实体102的设施处。IFWS 12和MWGS 14均安装在气象服务提供商实体102的设施 处并由该实体操作。环境100包括气象服务提供商实体102、一架或多架飞机104、各自控制一架或多架飞机104的操作的一个或多个飞机运营商实体106、一个或多个ATC实体108，以及一个或多个气象数据来源110。
在图2的示例性实施例中，环境100包括单个气象服务提供商实体102、四架飞机104、四个飞机运营商实体106、单个ATC实体108，以及单个气象数据来源110。但环境100可包括任何数目的气象服务提供商实体102、任何数目的飞机104、任何数目的飞机运营商实体106、任何数目的ATC实体108，以及任何数目的气象数据来源110。为简单起见，在图2的示例性实施例中，每个飞机运营商实体106示为控制单架飞机104的操作。但每个飞机运营商实体106可控制任何数目的飞机104的操作。在一些实施例中，一个或多个飞机运营商实体106控制相对大量(例如，大于十架)和/或相对多种(例如，大于三种)不同飞机的操作。各个气象数据来源110可以是位于气象服务提供商实体102的设施处的内部源，或者远离气象服务提供商实体102的设施的外部源。
如上所述，包括IFWS 12和WMGS 14的气象服务系统10由气象服务提供商实体102操作。气象服务系统10接收来自以下各项的输入：一架或多架飞机104、一个或多个飞机运营商实体106，和/或ATC实体108。气象服务系统10在气象服务提供商实体102处生成气象模型、气象文件以及气象消息。气象服务系统10将所述气象消息传递(即，传输)到飞机104。在一些实施例中，所述气象模型和/或所述气象文件被传递到飞机104。在图2的示例性实施例中，对气象服务系统10提供的气象服务的订阅是将气象消息传递到飞机104。通过额外订阅，一个或多个飞机运营商实体106可以访问传递到飞机104的所述气象模型、所述气象文件，和/或所述气象消息的副本。在一些实施例中，所述气象模型、气象文件和/或气象消息被复制到ATC实体108。
在一些实施例中，气象服务提供商实体102是ATC实体108的子实体。此外，在一些替代实施例中，整个气象服务系统10(即，IFWS12和WMGS 14)安装在ATC实体108的设施处，或者安装在一个或多个飞机运营商实体106的设施处。
图3是空中交通环境200的另一示例性实施例的示意性框图，示出了气象服务系统10的另一示例性实施方案。在图3的示例性实施例中，气象服务系统10的IFWS 12安装在气象服务提供商实体102的设施处，而气象服务系统10的WMGS 14安装在各个飞机运营商实体106的设施处。在图3所示的实施方案中，IFWS 12由气象服务提供商实体102操作，而WMGS 14由飞机运营商实体106操作。
由气象服务提供商实体102操作的IFWS 12接收来自一个或多个飞机运营商实体106和/或来自ATC实体108的输入。IFWS 12在气象服务提供商实体102处生成气象模型。IFWS 12将所述气象模型传递到飞机运营商实体106，和/或使一个或多个飞机运营商实体106可受控地访问所述气象模型。在一些实施例中，所述气象模型被复制到ATC实体108。
飞机运营商实体106负责生成气象文件和气象消息，以及将所述气象消息传递到因而受控的对应飞机104。在一些实施例中，飞机运营商实体106将气象模型和/或气象文件传递到因而受控的对应飞机104。在图3的示例性实施例中，对气象服务系统10提供的气象服务的订阅是将气象模型传递到飞机运营商实体106以及许可并支持WMGS 14。此类订阅可适用于具有相对大量飞机的飞机运营商实体106，其中所述相对大量飞机在ATC实体108控制的空域内操作。在一些实施例中，一个或多个飞机运营商实体106将气象文件和/或气象消息的副本传递到ATC实体108。
图4是空中交通环境300的另一示例性实施例的示意性框图，示出了气象服务系统10的另一示例性实施方案。在图4的示例性实施例中，气象服务系统10的IFWS 12安装在气象服务提供商实体102 的设施处，而WMGS 14的WMF模块36安装在各个飞机运营商实体106的设施处。气象服务系统10的WMGS 14的其余部分(例如，模块30、32、34和38以及CDB 40，其中每者均在图1中示出)安装在气象服务提供商实体102的设施处。一个或多个飞机运营商实体106可包括MD模块38或类似模块，以用于将气象消息传递到因而受控的对应飞机104。
由气象服务提供商实体102操作的IFWS 12接收来自一个或多个飞机运营商实体106和/或来自ATC实体108的输入。IFWS 12在气象服务提供商实体102处生成气象模型。WMGS 14在气象服务提供商实体102处生成气象文件。WMGS 14将所述气象文件传递到飞机运营商实体106，和/或使一个或多个飞机运营商实体106可受控地访问所述气象文件。在一些实施例中，所述气象模型和/或所述气象文件被复制到ATC实体108。
飞机运营商实体106负责生成气象消息，以及将所述气象消息传递到因而受控的对应飞机104。在一些实施例中，飞机运营商实体106将气象模型和/或气象文件传递到因而受控的对应飞机104。在图4的示例性实施例中，对气象服务系统10提供的气象服务的订阅是将气象文件传递到飞机运营商实体106以及许可并支持WMF模块36。此类订阅可适用于具有多架飞机的飞机运营商实体106，其中所述多架飞机在ATC实体108控制的空域内执行相同程序。在一些实施例中，一个或多个飞机运营商实体106将气象消息的副本传递到ATC实体108。
图5是空中交通环境400的另一示例性实施例的示意性框图，示出了气象服务系统10的另一示例性实施方案。在图5的示例性实施例中，整个气象服务系统10安装在各个飞机运营商实体106的设施处。气象服务系统10的IFWS 12和WMGS 14均安装在飞机运营商实体106的设施处并且由该实体操作。
包括IFWS 12和WMGS 14的每个气象服务系统10由对应的飞 机运营商实体106操作。气象服务系统10接收来自对应飞机运营商实体106的运营商控制工具112和/或来自ATC实体108的输入。飞机运营商实体106访问气象数据来源110，并且其气象服务系统10使用从气象数据来源110接收到的气象数据在对应的飞机运营商实体106处生成气象模型、气象文件以及气象消息。
飞机运营商实体106负责将所述气象消息传递到因而受控的对应飞机104。在一些实施例中，飞机运营商实体106将气象模型和/或气象文件传递到因而受控的对应飞机104。在图5的示例性实施例中，对气象服务系统10提供的气象服务的订阅是转键系统订阅，包括在飞机运营商实体106的设施处安装和支持气象服务系统10以及许可相关技术。此类订阅可适用于操作需求相对复杂且相对较大的网络空运机。在一些实施例中，一个或多个飞机运营商实体106将气象模型、气象文件和/或气象消息的副本传递到ATC实体108。
在图2到图5的每项实施例中，针对在一定空中交通环境中控制飞机的每个飞机运营商实体，一个或多个气象服务系统10采用相同的配置实施在所述空中交通环境中。换言之，在特定的空中交通环境内，对于在所述空中交通环境中控制飞机的每个飞机运营商实体而言，对气象服务的订阅是相同类型的订阅。例如，在图2的实施例中，空中交通环境100的每个飞机运营商实体106由安装在气象服务提供商102的设施处的气象服务系统10服务。此外，例如，在图3的实施例中，空中交通环境200的每个飞机运营商实体106均具有订阅，其中气象服务系统10的WMGS 14安装在每个飞机运营商实体106的设施处。但气象服务系统10并不限于为在相同空中交通环境中控制飞机的每个飞机运营商实体提供相同类型的订阅。相反，可向在相同空中交通环境中控制飞机的不同飞机运营商实体提供不同类型的订阅。换言之，单个空中交通环境可包括用于不同飞机运营商实体的不同配置(即，订阅类型)的组合(例如，图2、图3、图4和/或图5所示的不同配置的组合)。
例如，图6是空中交通环境500的另一示例性实施例的示意性框图，示出了气象服务系统10的另一示例性实施方案。图6的实施例是图2到图5的实施例的组合。具体而言，空中交通环境500包括多个不同的飞机运营商实体106a、106b、106c和106d，这些飞机运营商实体各自分别控制一架或多架飞机104a、104b、104c和104d。针对飞机运营商实体106a，整个气象服务系统10a安装在气象服务提供商实体102的设施处。气象服务系统10a将气象服务提供到飞机运营商实体106a。飞机运营商实体106a对气象服务的订阅是将气象消息从气象服务提供商102处的气象服务系统10a直接传递到飞机104a。
针对飞机运营商实体106b，气象服务系统10b包括安装在飞机运营商实体106b的设施处的WMGS 14b。除了WMGS 14b之外，气象服务系统10b还使用气象服务系统10a的IFWS 12a，以将气象服务提供到飞机运营商实体106b。换言之，气象服务系统10b包括气象服务系统10a的IFWS 12a。飞机运营商实体106b对气象服务的订阅是将气象模型传递到飞机运营商实体106b以及许可并支持WMGS 14b。
针对飞机运营商实体106c，气象服务系统10b包括安装在飞机运营商实体106c的设施处的WMF模块36c。除了WMF模块36c之外，气象服务系统10c还使用气象服务系统10a的WMGS 14a的其他部件和IFWS 12a，以将气象服务提供到飞机运营商实体106c。换言之，气象服务系统10c包括气象服务系统10a的IFWS 12a和WMGS 14a(WMGS 14a的WMF模块36除外)。飞机运营商实体106c对气象服务的订阅是将气象文件传递到飞机运营商实体106c以及许可并支持WMF模块36c。
针对飞机运营商实体106d，整个气象服务系统10d安装在飞机运营商实体106d的设施处。气象服务系统10d将气象服务提供到飞机运营商实体106d。飞机运营商实体106d对气象服务的订阅是转键系统订阅，包括在飞机运营商实体106d的设施处安装和支持气象服务系统10d以及许可相关技术。
图7是示出用于在飞行期间向一架或多架飞机提供气象数据的方法600的示例性实施例的流程图。方法600例如可以使用气象服务系统10(图1至图6)执行。在602处，方法600包括使用一个或多个气象数据来源来生成一个或多个气象模型。在602处生成气象模型可以包括创建新的气象模型或更新现有气象模型。在从飞机、控制一架或多架飞机的操作的飞机运营商实体及/或ATC实体接收针对气象服务的请求(例如，针对气象消息的请求)之后，可以在602处生成气象模型。作为附加或替代，在602处生成气象模型可在预定事件发生之后自动开始，所述预定事件如(但不限于)预定气象事件和/或类似事件。在602处生成的气象模型可以具有任何形式、格式及/或类似样式，如(但不限于)4D网格形式及/或类似形式。
关于气象服务系统10，如上所述，在602处生成的气象模型涵盖飞行操作信息和性能要求。从以上针对气象服务系统10的描述中应清楚，飞行操作信息可以包括(但不限于)飞机意图在其中飞行的指定空域、指定空域的配置、飞行程序类型及/或类似信息。从以上针对气象服务系统10的描述中应清楚，性能要求可以包括但不限于)针对飞机的飞行或飞行程序的RNP、就飞行流量而言的交通吞吐量、飞行剖面、基于性能的飞行剖面、气象模型参数、气象模型规范、气象性能要求或气象模型要求。
在一个示例性实施例中，气象模型通过以下方式在602处生成：综合飞行操作信息和性能要求来确定气象性能要求，接收来自气象数据来源的气象数据，并且根据气象数据和气象性能要求来生成气象模型。此种用于在602处生成气象模型的方法将在下文中参照图9更详细地描述。作为附加或替代，可以使用用于在602处生成气象模型的任何其他方法。
在一些实施例中，将在602处生成的气象模型传输到一架或多架飞机、控制飞机操作的一个或多个飞机运营商实体及/或一个或多个ATC实体。
在604处，方法600包括通过一个或多个气象模型生成一个或多个气象消息。气象消息以与飞机兼容的格式在604处生成。例如，气象消息可以在604处以一定格式生成，其中所述格式是能够是由飞机接收的，并且是能够自动上传到飞机的空载自动化系统和/或能够自动显示给飞机的机务人员的。在一项示例性实施例中，气象消息通过以下方式在604处生成：在604a处，通过将气象模型精简成气象数据子集来生成中间气象文件；以及在604b处，根据被提供有气象服务的飞机的一个或多个气象消息编码规则来使用所述中间气象文件制定气象消息。作为附加或替代，可以使用用于在604处生成气象消息的任何其他方法。在一些实施例中，中间气象文件会传输到一架或多架飞机、控制飞机操作的一个或多个飞机运营商实体及/或一个或多个ATC实体。
在606处，方法600还包括在飞机飞行期间将气象消息传输到一架或多架飞机。例如，气象消息可以在606处传输到已经请求气象服务的一架或多架飞机(无论请求是由飞机直接提出和/或通过控制飞机操作的飞机运营商实体提出)和/或可以在606处传输到在气象服务系统10所服务的空中交通环境内操作的一架或多架飞机。气象消息可以在606处直接传输到飞机，或可以通过以下方式在606处传输到飞机：首先传输到控制飞机操作的飞机运营商，随后通过飞机运营商中转给所述飞机。在一些其他实施例中，气象消息直接同时传输到飞机和一个或多个飞机运营商实体。此外，在一些实施例中，气象消息传输到ATC实体。
图8是示出用于管理对气象服务的订阅的方法650的示例性实施例的流程图，所述气象服务在飞行期间向一架或多架飞机提供气象数据。例如，方法650可以用来管理对气象服务系统10(图1至图6)所提供的气象服务的订阅。方法650示出通过气象服务提供商实体(例如，操作气象服务系统10的实体)接收、记录并且检验对气象服务的订阅的方法的示例性实施例，通过这样气象服务被提供给订阅实 体。
方法650包括在652处接收用以请求对气象服务的订阅的订阅请求。订阅请求可在652a处被气象服务提供商实体预先以确认收到气象服务请求的形式接收。作为附加或替代，订阅请求可在652b处同时地(即实时)被气象服务提供商实体以确认收到气象服务请求的形式接收。从图8中应清楚，气象服务提供商实体接收的每个订阅请求可以针对具体飞机从那架具体飞机处接收、针对一群运营商实体的飞机子集或全部飞机从飞机运营商实体处接收、或针对ATC实体辖区中的班机子集或全部班机所述ATC实体处接收。
在654处，方法650包括处理订阅请求。确切地说，订阅是在订户于气象服务提供商实体之间协商实现。在一些实施例中，在654a处，预先限定的参考订阅期限可供协商期间进行参考。一旦协商成功，那么订阅记录会在658处生成，并且在660处作为机器可读编码存储在订阅数据库656中。换句话说，方法650包括在658和660处将基于在652处接收的订阅请求的对气象服务的有效订阅记录在订阅数据库656中。记录下的订阅可以反映特定飞机的订阅状态，可以反映通过属于飞机运营商实体的飞机引导的一架或多架班机的订阅状态，及/或可以反映在ATC实体辖区中的一架或多架班机的订阅状态。作为附加或替代，记录下的订阅可以指示服务水平，如(但不限于)将要传递的气象消息的数量限制、将要提供的服务的类型、程度、范围、数量和及/或类似信息，及/或对将要传递的服务或消息的更新。可以提供以下功能：查询并且检验气象服务请求的订阅状态，以便经由连接到的显示器来供气象服务提供商实体的运营商使用和/或经由电子接口来供气象服务系统使用。
实时订阅可以用于一次性气象服务请求，用于未被提前订阅覆盖的服务，及/或用于对提前订阅的一次性修改。除了可以在654a处进行参考的预先限定的参考订阅期限之外，在662处，之前与订户协商的订阅状况(例如，从订阅数据库656中提取的订阅状况)也可以在 订阅协商期间进行参考。
有效订阅包括就财务而言针对所提供的气象服务对订阅请求实体和/或终端用户实体收费。收费可以基于请求特征和气象服务，其中所述气象服务包括以下因素，如(但不限于)所提供的服务的类型、程度、范围、量及/或类似信息、季节性调整、时日调整、所提供的不同气象消息种类或要订阅的产品数量及/或类似因素。一个或多个订户标识和/或一个或多个车辆ID可以用来交叉检索或映射进行请求的用户、订阅数据库及/或计费系统，其中所述计费系统负责记录并且收集关于基于订阅的气象服务的财务变化
方法650包括根据订阅状态和气象服务请求提供气象服务。例如，方法650包括在664处接收针对一架或多架飞机的气象服务请求。所述气象服务请求在所述飞机飞行期间请求来自所述气象服务的气象数据。在664处，可以接收来自一架或多架飞机、来自一个或多个飞机运营商实体及/或来自ATC实体的气象服务请求。在666处，方法650包括通过将气象服务请求与订阅数据库中的有效订阅进行比较来检验飞机的订阅状态。方法650进一步包括在668处根据飞机的订阅状态提供或拒绝气象服务。
图9是示出用于生成一个或多个气象模型的方法700的示例性实施例的流程图。例如，方法700可以用来执行生成方法600(图7)的步骤602(图7)的全部或部分。方法700包括在702处，综合飞行操作信息和性能要求来确定气象性能要求。飞行操作信息和性能要求在702处通过以下方式进行综合：在702a处，将针对一架或多架飞机的飞行操作信息输入(例如，接收自相应飞机运营商实体的飞行操作信息输入)与来自ATC实体的飞行操作信息输入整合。默认操作参数可以用作在702a处进行整合的起点，并且用于填充输入数据中的空缺。在702处综合飞行操作信息和性能要求还包括：在702b处，将针对一架或多架飞机的性能要求输入(例如，接收自相应飞机运营商实体的飞行操作信息输入)与ATC实体的性能要求输入整合。默 认空域目标可以用作在702b处进行整合的起点，并且用于填充输入数据中的空缺。702a和702b的输入整合过程可以允许是的所有利益相关人员的关注事项反映在气象模型中。
经过整合的输入转入下一步骤，用以控制各种气象数据来源处理。确切地说，在704处，方法700包括从一个或多个气象数据来源接收气象数据。在706处，方法700进一步包括根据经处理的气象数据和气象性能要求生产一个或多个气象模型。出于监测目的，在708处，可将一个或多个气象模型展示给气象服务系统运营商。此外，并且例如，经存储的气象模型可由气象服务系统的运营商经由WMAI模块26(图1)进行访问。如果气象模型包括在服务订阅之内，那么所述气象模型还可以自动或人工提供给第三方(例如，飞机运营商实体)。
在连续操作中，气象模型可能需要进行更新，以便反映气象数据中的改变和/或飞行操作和/或性能要求中的改变。更新气象模型可以通过监测任何输入、改变及/或一个或多个气象数据来源的更新实现。因此，在一些实施例中，方法700包括在710处监测一个或多个输入、改变及/或一个或多个气象数据来源的更新。随后，在712处将输入、改变或更新与通过所述飞行操作信息和性能要求得到的气象模型更新标准进行比较。在714处，一个或多个气象模型随后进行更新，以便反映输入、改变及/或一个或多个气象数据来源的更新。
图10是示出用于通过一个或多个气象模型生成一个或多个气象消息的方法750的示例性实施例的流程图。例如，方法750可以用来执行方法600(图7)的生成步骤604(图7)的全部或部分。方法750是一种这样的方法：通过使用WMGS 14针对单独班机提供订阅气象服务，以便访问IFWS 12所生成的一个或多个气象模型而且生成并传递一个或多个气象消息。
方法750包括在752处接收针对单独飞机754的气象服务请求。在752处，可以来自单独飞机754、来自控制单独飞机754的操作的 飞机运营商实体756及/或ATC实体758服务请求。在针对单独班机的气象服务请求是在752处接收时，方法750可以包括在760处将接收自单独飞机和/或相应飞机运营商实体的飞行剖面输入(即剖面规范参数)与默认飞行剖面参数整合。默认飞行剖面参数可以用作整合760的起点，并且用于填充输入数据中的空缺。在762处，所述方法还包括将接收自单独飞机754相应飞机运营商实体756的飞行目标输入(即飞行目标规范参数)与默认飞行目标参数整合。默认飞行剖面参数可以用作整合762的起点，并且用于填充输入数据中的空缺。整合来自不同实体的输入可以使得服务请求者在需要时灵活指定关于服务请求的额外细节，及/或可以使得飞机用户能将气象服务并入基于陆地的自动化工具和/或空载自动化工具。
在764处，方法750包括检验单独飞机的订阅状态。如果订阅状态有效(effective)(即，有效(valid))，那么在766处通过一个或多个气象模型生成一个或多个气象消息。所述气象消息在所请求的时间上生成，并且在767处经由可用通信信道传递到单独飞机。订阅还可以包括将气象消息副本传递到控制单独飞机754的操作飞机运营商实体756。在一些实施例中，替代直接传输到单独飞机754，气象消息传输到飞机运营商实体756，然后通过飞机运营商实体756中转到单独飞机754。如果需要，如可能会在来自ATC实体758的空域目标输入中指示，气象消息副本也可以传递到ATC实体758。例如，ATC实体758可以使用气象消息来改进交通管理。出于监测目的，气象消息可以呈现在WMGS 14的显示器768上。
气象服务订阅还可以包括气象消息的更新。因此，在一些实施例中，方法750包括在770处监测TFWS 12所生成的一个或多个气象模型的更新，这可以包括考虑到气象消息更新的所请求的定时(例如，作为飞行目标输入的一部分提供)。在符合更新标准时，方法750包括在772处更新一个或多个气象消息。随后，可以传递一个或多个经更新的气象消息，如在本说明书中所述。
图11是示出用于通过一个或多个气象模型生成一个或多个气象消息的方法800的示例性实施例的流程图。例如，方法800可以用来执行方法600(图7)的生成步骤604(图7)的全部或部分。方法800是一种这样的方法：通过使用WMGS 14针对进行类似操作的多架班机提供订阅气象服务，以便访问IFWS 12所生成的一个或多个气象模型而且生成并传递一个或多个气象消息。
方法800包括在802处接收针对进行类似操作的多架飞机804的气象服务请求。在802处，可以接收来自一架或多架飞机804、来自控制一架或多架飞机804的操作一个或多个飞机运营商实体806及/或来自ATC实体808的气象服务请求。所述方法800可以在810处将飞行剖面输入(即剖面规范参数)与默认飞行剖面参数整合。可以接收来自一个或多个飞机运营商实体806和/或来自ATC实体808的飞行剖面输入。默认飞行剖面参数可以用作整合810的起点，并且用于填充输入数据中的空缺。在812处，所述方法还包括将飞行目标输入(即飞行目标规范参数)与默认飞行目标参数整合。可以接收来自一个或多个飞机运营商实体806和/或来自ATC实体808的飞行目标输入。默认飞行剖面参数可以用作整合812的起点，并且用于填充输入数据中的空缺。由于可从一个以上实体(即从两个或更多个飞机操作实体806或从ATC实体808与一个或多个飞机运营商实体806的组合)提供输入，因此，方法800可以包括在814处检验输入是否一致。整合来自不同实体的输入可以使得服务请求者在需要时灵活指定关于服务请求的额外细节，及/或可以使得飞机用户能将气象服务并入基于陆地的自动化工具和/或空载自动化工具。
在802处接收气象服务请求之后，方法800包括在816处检验多架飞机804的订阅状态。例如，在816处进行检验可以包括检验气象服务请求的订阅状态。如果对于多架飞机804的至少一个子集而言订阅状态有效，那么将会处理气象服务请求。具体来说，如果对于多架飞机804的至少一个子集而言订阅状态有效，那么在818处，方法800 包括在所请求的时间上生成一个或多个气象消息(使用IFWS 12所生成的一个或多个气象模型)。由于涉及多架班机，因此，可能必需一个以上气象消息来满足具有不同配备的飞机804的需求。然而，由于相关班机执行类似操作，因此气象消息可以通过同一气象文件进行制定。
在传递气象消息之前，方法800包括在820处检验针对多架飞机804的每架单独班机的订阅状态。如果对于班机而言订阅有效，那么在822处经由可用通信信道来将相应气象消息传递到飞机804。如果同一气象消息(例如，带有用于给定空载系统的特定编码)适于一架以上飞机804，那么单次传输可以同时到达飞机，这被称作“订阅气象消息广播”。此类订阅气象消息广播可以节省通信带宽。在广播订阅气象消息时，消息可以包括寻址机制，如消息中的仅仅可以通过进行订阅的飞机804识别的特定标识符和/或如仅仅允许进行订阅的飞机804解码气象消息的加密机制。因此，在一些实施例中，可能并不需要在传输气象消息之前检验订阅状态。
订阅还可以包括将气象消息副本传递到一个或多个飞机运营商实体806。在一些实施例中，替代直接传输到一架或多架飞机804，将气象消息传输到一个或多个飞机运营商实体806以便中转到一架或多架飞机804。如果需要，如可能会在来自ATC实体808的空域目标输入中指示，气象消息副本也可以传递到ATC实体808。例如，ATC实体808可以使用气象消息来改进交通管理。出于监测目的，气象消息可以呈现在WMGS 14的显示器824上。
由于方法800应用于可以在不同时间进入或离开空域的多架飞机804，因此，例如，具体气象文件或气象消息可能会因气象信息时限而仅仅应用于给定时间段。因此，例如，气象文件和/或气象消息可能需要随着一个或多个相应气象模型更新而更新，即使剖面规范输入和飞行目标输入针对相关所有班机保持相同也是如此。不同于方法700，其中同一气象消息的更新版本可以随着时间流逝而被传递到同一班 机，在方法800中，经更新的气象消息可以仅仅传递到新的班机。因此，在一些实施例中，方法800包括在826处监测TFWS 12所生成的一个或多个气象模型的更新，这可以包括考虑到通过飞信剖面规范输入和飞行目标规范输入得出的气象消息更新标准。在符合更新标准时，方法800包括在828处更新一个或多个气象消息。随后，可以传递一个或多个经更新的气象消息，如在本说明书中所述，但仅仅可以针对即将在未来给定时间上进入空域的新的班机进行传送。作为替代方法，时间标准或飞行进程标准(如(但不限于)将要达到的路径点、将要达到的高度及/或类似指标)在飞机804中进行配置，以便接收涉及特定路径点、高度及/或类似指标的气象消息。在达到特定路径点、高度及/或类似指标之后，飞机804将不在更新飞机804的内部气象模型，即使提供新的气象消息广播也是如此。
图12是示出用于通过一个或多个气象模型生成一个或多个气象消息的方法850的示例性实施例的流程图。例如，方法850可以用来执行方法600(图7)的生成步骤604(图7)的全部或部分。方法850是一种这样的方法：通过使用WMGS 14针对进行类似操作的多架班机提供订阅气象服务，以便访问IFWS 12所生成的一个或多个气象模型而且生成并传递一个或多个气象消息。方法850与方法800类似(图11)；然而，方法850与方法800之间的一个不同之处在于，在方法850中，实施覆盖单个ATC实体858所控制的所有班机的提前气象服务订阅。订阅实际上通过ATC实体858付诸实施，以便确保ATC实体858所服务的所有班机接收同一水平的气象服务，例如，从而最大化吞吐量和/或最小化环境影响。
方法850包括在852处接收针对进行类似操作的多架飞机854的气象服务请求。在852处，可以接收来自一架或多架飞机854、来自控制一架或多架飞机854的操作一个或多个飞机运营商实体856及/或来自ATC实体858的气象服务请求。所述方法850可以在860处将飞行剖面输入(即剖面规范参数)与默认飞行剖面参数整合。可以 接收来自一个或多个飞机运营商实体856和/或来自ATC实体858的飞行剖面输入。默认飞行剖面参数可以用作整合860的起点，并且用于填充输入数据中的空缺。在862处，所述方法还包括将飞行目标输入(即飞行目标规范参数)与默认飞行目标参数整合。可以接收来自一个或多个飞机运营商实体856和/或来自ATC实体858的飞行目标输入。默认飞行剖面参数可以用作整合862的起点，并且用于填充输入数据中的空缺。由于可从一个以上实体(即从两个或更多个飞机操作实体856或从ATC实体858与一个或多个飞机运营商实体856的组合)提供输入，因此，方法850可以包括在864处检验输入是否一致。整合来自不同实体的输入可以使得服务请求者在需要时灵活指定关于服务请求的额外细节，及/或可以使得飞机用户能将气象服务并入基于陆地的自动化工具和/或空载自动化工具。
由于订阅已经针对ATC实体858所控制的所有班机实施，因此并不执行任何订阅检验。在868处，方法850包括生成一个或多个气象消息(使用通过IFWS 12所述生成的一个或多个气象数据来源)。由于涉及多架班机，因此，可能必需一个以上气象消息来满足具有不同配备的飞机854的需求。然而，由于相关班机执行类似操作，因此气象消息可以通过同一气象文件进行制定。方法850包括在870处将虚拟信道数字附加到气象消息上。例如，虚拟信道数字可以包括在气象消息内。虚拟信道数字指示(标识)意图将气象消息传递到飞机854的子集，例如，进行类似操作(执行同一程序)并且具有同一空载系统配置的飞机854。
由于并不需要检验单独订阅状态，因此气象消息并非必需确切地传送到单独班机，并且广播方法可以用来传递所述消息。因此，方法850包括在872处经由可用通信信道来将一个或多个气象消息广播到飞机854的目标子集。方法850可以称作“开放式气象消息广播”。此类订阅气象消息广播可以节省通信带宽。订阅还可以包括将气象消息副本传递到一个或多个飞机运营商实体856。此外，在一些实施例 中，替代直接广播到飞机854，气象消息可以广播到一个或多个飞机运营商实体856以便中转到一架或多架飞机854。如果需要，也可以将气象消息副本传递到ATC实体858，所述ATC实体例如可以使用气象消息来改进交通管理。出于监测目的，气象消息可以呈现在WMGS 14的显示器874上。
经广播的气象消息包括附加到其上的虚拟信道数字。在飞机854中，空载系统经配置用于识别包含在气象消息广播中的虚拟信道数字。在包含在气象消息中的虚拟信道数字匹配具体飞机854的虚拟信道数字时，接受气象消息；否则，忽略所述气象消息。
例如，气象文件和/或气象消息可能需要随着一个或多个相应气象模型更新而更新，即使剖面规范输入和飞行目标输入针对相关所有班机保持相同也是如此。因此，在一些实施例中，方法850包括在876处监测TFWS 12所生成的一个或多个气象模型的更新，这可以包括考虑到通过飞信剖面规范输入和飞行目标规范输入得出的气象消息更新标准。在符合更新标准时，方法850包括在878处更新一个或多个气象消息。
在飞机854检测经更新的消息(例如，后续广播)时，时间标准或飞行进程标准(如(但不限于)将要达到的路径点、将要达到的高度及/或类似指标)在飞机804中进行配置，以便控制对气象消息广播的接受。在达到特定路径点、高度及/或类似标准之前，接受带有匹配的虚拟信道数字的气象消息。在达到特定路径点、高度及/或类似标准之后，忽略气象消息，即使所述气象消息具有匹配的虚拟信道数字也是如此。
图13是示出用于通过一个或多个气象模型生成一个或多个气象消息的方法900的示例性实施例的流程图。例如，方法900可以用来执行方法600(图7)的生成步骤604(图7)的全部或部分。方法900是一种这样的方法：通过使用WMGS 14针对进行类似操作的多架班机提供订阅气象服务，以便访问IFWS 12所生成的一个或多个气象模 型而且生成并传递一个或多个气象文件。方法900是图4所示气象服务系统10的实施例的一个示例性实施方案。例如，在方法900中，气象消息并非是在气象服务提供商设施处生成。相反，只有中间气象文件是在气象服务提供商设施处生成，而气象消息实在飞机运营商实体906处生成。在方法900中，实施覆盖单个飞机运营商实体906所控制的多架班机904预先气象服务订阅。
方法900包括在902处接收针对进行类似操作的多架飞机904的气象服务请求。在图13所示示例性实施例中，气象服务请求是针对气象文件的请求。在902处，可以接收来自一架或多架飞机904、来自一个或多个飞机运营商实体906及/或来自ATC实体908的气象服务请求。所述方法900可以在910处将飞行剖面输入(即剖面规范参数)与默认飞行剖面参数整合。可以接收来自飞机运营商实体906和/或来自ATC实体908的飞行剖面输入。默认飞行剖面参数可以用作整合910的起点，并且用于填充输入数据中的空缺。在912处，所述方法还包括将飞行目标输入(即飞行目标规范参数)与默认飞行目标参数整合。可以接收来自飞机运营商实体906和/或来自ATC实体908的飞行目标输入。默认飞行剖面参数可以用作整合912的起点，并且用于填充输入数据中的空缺。
在902处接收气象服务请求之后，方法900包括在914处检验飞机运营商实体906的订阅状态。方法900可以包括在916处检验接收自飞机运营商实体906和/或ATC实体908的输入是否一致。整合来自不同实体的输入可以使得服务请求者在需要时灵活指定关于服务请求的额外细节，及/或可以使得飞机用户能将气象服务并入基于陆地的自动化工具和/或空载自动化工具。
如果对于飞机运营商实体906而言订阅状态有效，那么方法900包括在918处生成一个或多个中间气象文件(使用IFWS 12所生成的一个或多个气象模型)。在918处，中间气象文件在气象服务提供商设施处生成。在920处，中间气象文件经由可用通信信道来从气象服 务提供商传输到飞机运营商实体906。如果需要，如可能会在来自ATC实体908的空域目标输入中指示，中间气象文件副本也可以传递到ATC实体908，例如，所述ATC实体可以使用所述气象文件来改进交通管理。出于监测目的，气象文件可以呈现在WMGS 14的显示器924上。
飞机运营商实体906负责生成气象消息，并且负责将所述气象消息传递到因而受控的飞机904。因此，在922处，飞机运营商实体906使用接收到的一个或多个中间气象文件来生成一个或多个气象消息。在922处，飞机运营商实体906在飞机运营商实体906设施处生成气象消息，例如，使用安装在飞机运营商实体906设施处的WMF模块36(图1、图4以及图6)生成所述气象消息。作为附加或替代，飞机运营商实体906可以在922处生成气象消息，方法是例如经由网络访问远离(即设施外的)飞机运营商实体906定位的外部气象消息制定功能(例如，WMF模块36的类似模块)。
将气象消息传递到飞机904是由飞机运营商实体906进行控制的。因此，方法900包括在926处将在922处通过飞机运营商实体906生成的一个或多个气象消息从飞机运营商实体906设施经由可用通信信道传输到飞机904。
在一个或多个相应气象模型更新时，气象文件和相应气象消息可能需要更新。因此，在一些实施例中，方法900包括在928处监测TFWS12所生成的一个或多个气象模型的更新，这可以包括考虑到通过飞行剖面规范输入和飞行目标规范输入得出的气象消息更新指标。在符合更新指标时，方法900包括在930处更新一个或多个气象文件。随后，可将一个或多个经更新的气象文件传递到飞机运营商实体906，如在本说明书中所述。无论经更新的气象模型是何时从IFWS 12获得，均会生成新的气象文件。除非气象服务请求另外指定，否则一旦新的气象文件已准备好，就可以将所述新的气象文件传输到飞机运营商实体906(如果需要，连同将副本传输至ACT 908实体)。气象服务请求 可以指定标称频率、最小频率及/或最大频率，经更新的气象文件以所述频率进行传输。气象服务请求可以指定经更新的气象文件进行成功传输之间的标称时间间隔、最小时间间隔及/或最大时间间隔。作为是由气象服务请求选择的附加或替代，传输经更新的气象文件所用频率和/或时间间隔可以通过超过公差的气象改变或超过阈值的气象改变进行确定。
上文针对其他示例性方法的类似消息更新、传递及/或接受机制可以用于飞机运营商实体906以及由其控制的飞机904，例如，以便管理经更新的气象消息在飞机操作中的使用。
在本说明书中所述和/或所示方法和系统的方法和系统的各项实施例可向飞机提供相对准确和/或相对一致的气象预测信息。例如，在本说明书中所述和/或所示方法和系统的方法和系统的各项实施例涉及创建、格式化及/或传输相对一致的气象信息，其中所述气象信息是特定针对单独飞机的和/或针对给定操作的性能要求进行调整的。
应当注意，各项实施例可以通过硬件、软件或上述项组合来实施。各种实施例和/或部件，例如模块或其中部件和控制器，也可作为一个或多个计算机或处理器的部分来实施。计算机或处理器可以包括计算装置、输入装置、显示单元以及接口，所述接口例如用于访问互联网的接口。计算机或处理器可以包括微处理器。微处理器可以连接到通信总线。计算机或处理器还可以包括存储器。存储器可以包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。计算机或处理器进一步可以包括存储装置，所述存储装置可以是硬盘驱动器或可移动存储驱动器，如固态驱动器、光学驱动器以及类似驱动器。存储装置也可以包括用于将计算机程序或其他指令加载到计算机或处理器中的其他类似装置。
本说明书中所用术语“计算机”或“模块”可以包括任何基于处理器的或基于微处理器的系统，其中包括使用微控制器的系统、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路、GPU、 FPGA以及能够执行本说明书中所述功能的任何其他电路或处理器。以上实例仅为示例性实例，因此无论如何，并不意图限制术语“模块”或“计算机”的定义和/或意义。
计算机、模块或处理器执行存储在一个或多个存储元件中的指令集合，以便处理输入数据。存储元件也可以存储数据或其他信息，具体根据需要或需求。存储元件可以采用信息来源或处理机器内的物理存储元件形式。
指令集合可以包括各种命令，用以指示计算机、模块或作为处理机器的处理器执行特定操作，如本发明的各项实施例的方法和过程。指令集合可以采用软件程序形式。软件可以采用各种形式，如系统软件或应用软件，并且所述软件可以实施作为非瞬时有形计算机可读媒介。此外，软件可以采用以下形式：单独程序或模块集合、大型程序内的程序模块或程序模块的一部分。软件还可以包括采用面对对象编程形式的模块化编程。通过处理机器处理输入数据可以响应于运营商命令、或响应于先前处理结果、或响应于另一处理机器所提请求进行。
本说明书中所用术语“软件”和“固件”可以互换使用，而且包括存储在存储器中以由计算机执行的任何计算机程序，其中包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器以及非易失性RAM(NVRAM)存储器。以上存储器类型仅为示例性存储器类型，因此，其并不限制为用于存储计算机程序的存储器类型。各项实施例的单独部件可由云类型计算环境进行虚拟化并且主管，例如，以便允许计算能力实现动态分配，而不要求用户考虑计算机系统的位置、配置及/或特定硬件。
应理解，以上描述意图进行说明而非限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可以相互结合使用。另外，在不背离其范围情况下，可以做出许多修改以使具体情况或材料适应本发明的教示。本说明书中所述尺寸、材料类型、各种部件定向以及各种部件数量和维护意图限定各项实施例的参数，然而，它们并不是限制性的，而仅是示例性的。 在查看以上描述之后，所属领域的技术人员将会清楚在权利要求书的精神和范围内的许多其他实施例和修改。因此，本发明的范围应参照所附权利要求书以及此类权利要求书授权的等效物的完整范围来确定。在所附权利要求书中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简明英文等效物。此外，在以下权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等等仅仅用作标签，而非意图针对其目标强加数字要求。此外，所附权利要求书的限制并未采用手段附加功能格式书写，而且并不意图根据35U.S.C.§112第六段进行解释，除非并且直到此类权利要求书限制明确使用其中缺乏进一步结构的功能陈述的词组“用于……的装置”。
本说明书使用实例来公开本发明的各项实施例，其中包括最佳模式，并且还使所属领域的任何技术人员能够实践本发明的各项实施例，其中包括制造并且使用任何装置或系统而且执行任何所涵盖的方法。本发明的各项实施例的专利保护范围由权利要求书界定，并且可以包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果此类其他实例具有的结构元素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类其他实例包括的等效结构元素与权利要求书的字面意义并无实质差别，那么此类其他实例意图也在权利要求书的范围内。